[发明专利]一种氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯‑二氧化钛‑银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法，包括有机超滤膜支撑体和设于该有机超滤膜支撑体上的有机功能层，该有机功能层以水相溶液和有机相溶液为原料通过界面聚合反应于有机超滤膜支撑体上形成。本发明以负载二氧化钛和银的氧化石墨烯作为添加剂，以哌嗪为水相单体，制备出氧化石墨烯‑二氧化钛‑银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜，具有良好且平衡的纯水通量、截留率和抗菌性能。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜是一种新型的压力驱动膜，膜孔径介于超滤和反渗透之间，能够用于二价盐和一价盐的分离。纳滤膜具有操作压力低、高通量和节能等特点，因此，纳滤膜被广泛地应用于生物工程、医药、冶金、水处理、电子等领域。工业常用的纳滤膜为有机纳滤膜，它具有透气性高、密度低、成膜性好、成本低和柔韧性好等诸多优点。

现有技术中，纳滤膜技术用于水纯化面临着两大问题，一是要平衡通量和截留的问题，二是膜层抗污染抗菌性差的问题。如何解决这些问题成为纳滤膜在水纯化应用方面的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜。

本发明的另一目的在于提供上述氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜，包括有机超滤膜支撑体和设于该有机超滤膜支撑体上的有机功能层，该有机功能层以水相溶液和有机相溶液为原料通过界面聚合反应于有机超滤膜支撑体上形成；

上述水相溶液中的水相单体为哌嗪，且该水相单体溶液中含有酸接受剂以及通过水热法负载二氧化钛和银的氧化石墨烯，该酸接受剂为多元胺；

上述有机相溶液中的有机相单体为均苯三甲酰氯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述多元胺为乙二胺。

在本发明的一个优选实施方案中，所述有机超滤膜支撑体的孔径为10-30KD。

在本发明的一个优选实施方案中，所述氧化石墨烯、二氧化钛和银的质量比为20∶1∶1。

在本发明的一个优选实施方案中，所述通过水热法负载二氧化钛和银的氧化石墨烯和哌嗪的质量比为0.002-0.004∶1。

上述氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，包括：以哌嗪作为水相单体，以均苯二甲酰氯作为有机相单体，以多元胺为酸接受剂，以通过水热法负载二氧化钛和银的氧化石墨烯的混合物作为添加剂，通过界面聚合反应在所述有机超滤膜支撑体上形成所述有机功能层，即得所述氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜。

在本发明的一个优选实施方案中，包括如下步骤：

(1)使用改性的Hummers方法制备氧化石墨烯水溶液；

(2)以步骤(1)所得的氧化石墨烯水溶液、硫酸氧钛及硝酸银的混合溶液以及氨水为原料通过水热法制备负载二氧化钛和银的氧化石墨烯；

(3)将步骤(2)所得的物料添加到哌嗪溶液中搅拌混合均匀，再加入多元胺，超声处理后，获得水相溶液；

(4)将经过乙醇和水洗后的有机超滤膜支撑体浸泡于均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，室温反应后除去未反应的均苯三甲酰氯的正己烷溶液，再浸泡于上述水相溶液中，室温下反应后除去未反应的水相溶液；

(5)将步骤(4)所得的物料风干后，再于50-80℃热处理，之后随炉冷却，即得所述氧化石墨烯-二氧化钛-银掺杂哌嗪聚酰胺复合纳滤膜。